cryogeniek

Cryogeniek is de tak van de fysica en techniek die zich bezighoudt met verschijnselen bij extreem lage temperaturen en met de productie, opslag en toepassing van koude. Het richt zich op temperaturen ver onder −100 °C, vaak onder −150 °C (123 K), en op de liquefactie van gassen en de ontwikkeling van cryogene systemen.

Bij cryogene technologie komen vloeibare gassen als LN2 (liquide stikstof) bij 77 K en LHe (liquide helium) bij ongeveer 4 K veelvuldig voor. Deze stoffen worden opgeslagen in gespecialiseerde dewarflessen en cryostaten die warmte-aning absorberen en verdamping tot een minimum beperken. Cruciale bouwstenen zijn onder meer isolatie, vacuümhulsen, en systemen voor gecontroleerde boilleiding en drukregeling.

De productie en verwerking van cryogene stoffen omvatten gascompressie en daaropvolgende vloeibaarmaking, vaak via luchtdistillatie om stikstof, zuurstof en andere zouten te winnen, en via cryogene zuiverings- en distillatieprocessen. Het onderzoek naar drempels, warmteverlies en thermodynamiek speelt een centrale rol, net als het ontwerp van cryostaten, koelvaten en transportketens die veilig met extreem koude vloeistoffen omgaan.

Historisch speelde Kamerlingh Onnes een sleutelrol: hij slaagde erin helium te vloeibaar te maken in 1908, wat een doorbraak betekende voor cryogene wetenschap. Voor industriële toepassingen ontstond later een bredere kennisbasis in luchtdistillatie en cryogene opslag, mede door de werkingen van pioniers zoals de Linde-groep.

Toepassingen van cryogeniek omvatten fundamenteel wetenschappelijk onderzoek naar superconductiviteit en cryomagneten voor MRI en deeltjesfysica, ruimtevaarttechniek voor cryogene brandstoffen, en biologie voor cryopreservatie en cryosurgery. Veiligheid is cruciaal: koude vloeistoffen kunnen zuurstof verdringen en ogen- en huidletsel veroorzaken, terwijl lekkages en drukopbouw risico’s met zich meebrengen. Zie ook cryopreservatie, supergeleiding, distillatie van lucht.